一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于8-氨基喹啉衍生物的荧光探针及其制备方法和应用，结构式如下：具体制备方法是：以乙腈为溶剂，原料2-氯-N-(喹啉-8-基)乙酰胺和2-丙炔胺的摩尔比按1:1～1.5:1投料，加入一定量的碘化钾(KI)和N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)，回流过夜，减压旋出乙腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，旋出乙酸乙酯，得到的油状物用硅胶柱色谱法进行纯化，用乙酸乙酯和石油醚＝1:1～1:5(v/v)作为洗脱剂进行分离，得到浅黄色固体化合物L。优点是：荧光探针合成简单，有良好的水溶性，可在水环境体系、生物细胞体系中识别Zn2+，并可对硫离子及焦磷酸根离子进行监测分析及示踪，具有良好的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针及其合成方法和应用
本专利技术涉及一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针及其合成方法和应用，用于接力识别锌离子(Zn2+)、硫离子(S2-)和焦磷酸根离子(PPi)。
技术介绍
锌元素是生物体内所必需是第二大微量重金属元素和营养素，其在许多生物学过程中起了非常重要的作用，广泛地分布于人体的细胞和体液中，是人体内200多种酶的组成成分，直接参与体内细胞生长发育、生殖和组织修复等各种生命代谢过程。Zn2+在细胞的生命活动中起着非常重要的作用，在基因转录、金属酶催化、神经传递等过程中都有Zn2+的参与。Zn2+同许多生理疾病密切相关，如：老年痴呆症(Alzheimer's)，肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),帕金森综合症(Parkinson's)，局部缺血以及癫痫等。锌离子在许多生理和病理过程中都起到至关重要的作用，因此对锌离子进行探测和识别有重要理论和实际意义。硫离子主要是以无机硫化物的形式存在，在生物体系中，S2-含量超标会刺激粘膜，致人昏迷，呼吸麻痹等危害，因此鉴别和测定S2-具有重要的意义。PPi在生物能量学和代谢过程中起到关键作用，在血清中高浓度的PPi与心血管疾病和急性肾功能衰竭相关，在滑膜液中PPi浓度过高与某些疾病如焦磷酸钙脱水晶体的形成和软骨钙质沉着病有关,因此鉴别和测定焦磷酸根离子越来越受到人们的重视。在所报道的文献中，基于8-氨基喹啉衍生物的荧光探针数量很多，但是绝大多数都是针对某一特定离子的高选择性识别而设计的，少量文献在识别阳离子后，只是单一的接力识别硫离子或者焦磷酸根离子，像这种在同一条件下实现对三种离子连续识别的荧光探针很少被报道，仅有的文献(RSCAdv.,2015,5,10505–10511)也因合成过程复杂使其应用受到限制。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针及其合成方法和应用，其合成简单，并赋予它多种识别功能，使其识别操作在同一条件下完成，可大大简化多种离子的识别过程。其具体技术方案为：一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针L，结构式如下：本专利技术所述基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的制备方法，其反应式是：所述方法按如下步骤进行：以乙腈为溶剂，原料2-氯-N-(喹啉-8-基)乙酰胺和2-丙炔胺的摩尔比按1:1～1.5:1投料，加入一定量的碘化钾(KI)和N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)，回流过夜，减压旋出乙腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，旋出乙酸乙酯，得到的油状物用硅胶柱色谱法进行纯化，用乙酸乙酯和石油醚＝1:1～1:5(v/v)作为洗脱剂进行分离，得到荧光探针2-(2-丙炔氨基)-N-(喹啉-8-基)-乙酰胺。所述碘化钾(KI)和原料2-丙炔胺的摩尔比为1：5～1：8，N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)和原料2-丙炔胺的摩尔比为1：0.8～1：2。基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的应用，在pH＝7～9的HEPES缓冲溶液中对锌离子、硫离子以及焦磷酸根离子的检测。基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的应用，在pH＝7～9的HEPES缓冲溶液对细胞中锌离子进行检测。与现有技术相比，本专利技术有益效果为：本专利技术提供的多功能荧光探针原料易得，合成方法简单，条件温和，产物分离提纯过程容易。荧光探针L可在水环境中识别Zn2+，具有良好的灵敏度，同族的Cd2+对识别没有干扰，并可应用到生物细胞体系中检测锌离子。在同一溶剂中，探针L与Zn2+形成的络合物可继续监测S2-和P2O74-。附图说明图1是本专利技术荧光探针L的1HNMR谱图；图2是本专利技术荧光探针L的13CNMR谱图；图3是本专利技术荧光探针L的质谱谱图；图4是本专利技术荧光探针L和加入锌离子的荧光发射光谱图；图5是本专利技术荧光探针L与Ni2+,Hg2+,Ca2+,Ba2+,Mg2+,K+,Al3+,Mn2+,Pb2+,Na+,Sr2+,Co2+,Cr3+,Ag+,Fe2+,Fe3+,Cu2+,Zn2+,Cd2+作用前后的荧光发射光谱图；图6是本专利技术荧光探针L对Zn2+识别时抗其它金属离子干扰的荧光检测图；图7是本专利技术荧光探针L与0μmol/L～60μmol/LZn2+作用前后的荧光发射光谱变化图；图8是本专利技术荧光探针L+Zn2+的质谱谱图；图9是本专利技术荧光探针L与Zn2+的Job’splot图；图10是本专利技术荧光探针L-Zn2+与其它阴离子作用前后的荧光发射光谱图；图11是本专利技术荧光探针L-Zn2+与0μmol/L～60μmol/L的P2O74-作用前后的荧光发射光谱变化图；图12是本专利技术荧光探针L-Zn2+与0μmol/L～80μmol/L的S2-作用前后的荧光发射光谱变化图；图13是荧光探针L在芽孢杆菌中检测Zn2+的荧光成像图。图14是荧光探针L在金黄色葡萄球菌中检测Zn2+的荧光成像图。图15是本专利技术荧光探针L和加入锌离子及L+Zn2+后加入焦磷酸根离子和硫离子的荧光发射光谱图；图16是本专利技术荧光探针L识别锌离子、硫离子和焦磷酸根离子的原理图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细地说明。实施例1(1)合成一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的反应式：(2)合成一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的具体步骤：称取2-氯-N-(喹啉-8-基)乙酰胺330mg和2-丙炔胺55mg，溶解于20ml乙腈中，加入30mg的碘化钾(KI)和150mg的N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)，回流10小时，旋出乙腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，得到的油状物用硅胶柱色谱法进行纯化，用乙酸乙酯和石油醚＝1:1(v/v)作为洗脱剂进行分离，得到179mg浅黄色固体化合物即荧光探针L，产率75％。荧光探针L的基本数据：1HNMR(400MHz,CDCl3)δ11.106(s,1H),8.855(dd,J＝4.2,1.6Hz,1H),8.816(dd,J＝6.9,2.1Hz,1H),8.156(dd,J＝8.3,1.6Hz,1H),7.536(m,2H),7.450(dd,J＝8.3,4.2Hz,1H),3.696(s,2H),3.617(d,J＝2.4Hz,2H),2.283(t,J＝2.4Hz,1H),1.953(s,1H)，如图1。实施例2称取2-氯-N-(喹啉-8-基)乙酰胺396mg和2-丙炔胺82mg，溶解于25ml乙腈中，加入35mg的碘化钾(KI)和165mg的N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)，回流15小时，旋出乙腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，得到的油状物用硅胶柱色谱法进行纯化，用乙酸乙酯和石油醚＝1:3(v/v)作为洗脱剂进行分离，得到280mg浅黄色固体化合物即荧光探针L，产率78％。13CNMR(101MHz,CDCl3)δ169.707(s),148.525(s),138.859(s),136.219(s),134.115(s),128.020(s),127.260(s),121.816(s),121.534(s),116.646(s),81.196(s),72.141(s),52.133(s),38.228(s)，如图2。实施例3称取2-氯-N-(喹啉-8-基)乙酰胺528mg和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于8‑氨基喹啉衍生物荧光探针L，其特征是：结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针L，其特征是：结构式如下：。2.如权利要求1所述的基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的制备方法，其特征是：其反应式是：所述方法按如下步骤进行：以乙腈为溶剂，原料2-氯-N-(喹啉-8-基)乙酰胺和2-丙炔胺的摩尔比按1:1～1.5:1投料，加入一定量的碘化钾(KI)和N,N-二异丙基乙胺(DIPEA)，回流过夜，减压旋出乙腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，旋出乙酸乙酯，得到的油状物用硅胶柱色谱法进行纯化，用乙酸乙酯和石油醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟克利，郭宝峰，曲秀莉，汤立军，励建荣，蔡克迪，许家胜，侯淑华，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21